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Atommodell: Thomson

Aus Atomen treten winzige negativ geladene Teilchen aus. Damit ist das Atom nicht mehr unteilbar — es braucht zum ersten Mal einen inneren Aufbau.

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Erklärung — Das Rosinenkuchenmodell

Etwas kommt aus dem Atom heraus

Ein Atom soll unteilbar sein. Wie erklärt man dann Teilchen, die aus Metall austreten und tausendmal leichter sind als das leichteste Atom?

Joseph John Thomson untersucht 1897 Kathodenstrahlen in einer luftleeren Glasröhre.

  • Aufbau:Von der negativen Platte geht ein Strahl aus.
  • Beobachtung:Der Strahl bringt die Glaswand zum Leuchten.
  • Ablenkung:Zwischen geladenen Platten wandert er zur positiven Seite.
− Kathode Anode + + Platte − Platte Leuchtfleck nach oben verschoben
Der Strahl wandert zur positiven Platte: Er besteht aus negativ geladenen Teilchen.
Befund 1zur + Platte abgelenkt→ negativ geladen
Befund 2Masse aus der Ablenkung bestimmt→ rund 2000-mal leichter als ein H-Atom
Befund 3aus jedem Metall dieselben Teilchen→ stecken in jedem Atom
FolgerungDas Elektron ist ein Bestandteil des Atoms — Daltons unteilbare Kugel ist widerlegt.

Das Rosinenkuchenmodell

Atome enthalten Elektronen, sind nach außen aber neutral. Also muss im Atom genauso viel positive Ladung stecken wie negative.

++++++ −−−−−− 6 × (+) und 6 × (−) → außen neutral Teig = positive Ladung · Rosinen = Elektronen
Positive KugelDie Ladung ist über die ganze Kugel verschmiert — kein Kern. Sie trägt fast die gesamte Masse.
ElektronenWinzig, leicht, negativ. Sie sitzen fest eingebettet wie Rosinen im Teig — sie kreisen nicht.
MassenverhältnisEin positiver Baustein (Proton) ist 1836-mal so schwer wie ein Elektron.
Merksatz
Anzahl (+) = Anzahl Elektronen  →  Atom neutral
Elektron fehlt

Es bleibt ein positives Ion zurück.

Elektron zu viel

Es entsteht ein negatives Ion.

Ladungsschritte

Ladung nur in Vielfachen der Elementarladung e.

Damit erklärt das Modell zum ersten Mal, wie ein Atom geladen wird.

  • Elektron weg:Das Atom wird positiv geladen.
  • Elektron dazu:Das Atom wird negativ geladen.
  • Anschluss:Genau das ist Ionisieren durch radioaktive Strahlung.

Die Kugel hat eine feste Zahl positiver Ladungen, die Zahl der Elektronen ist einstellbar. Gesamtladung und Massenanteil der Elektronen bleiben dabei extrem klein.

Rosinenkuchen-Modell

positiv geladene Kugel Gesamtladung 0 neutral Masse im Vergleich positiver Teil alle Elektronen
positive Ladungen1
Elektronen1
Massenanteil Elektronen0,05 %

Die untere Leiste ist kein Zeichenfehler: Selbst bei acht Elektronen bleibt ihr Massenanteil unter einem Zwanzigstel Prozent. Und die Gesamtladung springt nur in ganzen Schritten — ein halbes Elektron gibt es nicht.

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Hinweise

Hinweis

Kein Atomkern

Die positive Ladung füllt die ganze Kugel. Ein Kern in der Mitte gehört zu Rutherford (1911).

Hinweis

Keine Bahnen

Die Elektronen sitzen fest im Teig. Kreisende Elektronen kommen erst in späteren Modellen.

Hinweis

Neutral heißt nicht ladungsfrei

Beide Ladungen sind da und gleichen sich aus. Fehlt ein Elektron, zeigt sich die positive Ladung sofort.

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